仪器仪表
仪器仪表
[英文]： instrumentation 仪 仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。
仪器仪表能改善、扩展或补充人的官能。人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物，而显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计等仪器仪表，可以改善和扩展人的这些官能；另外，有些仪器仪表如磁强计、射线计数计等可感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的物理量；还有些仪器仪表可以超过人的能力去记录、计算和计数，如高速照相机、计算机等。
仪器仪表发展已有悠久的历史。据《韩非子·有度》记载，中国在战国时期已有了利用天然磁铁制成的指南仪器，称为司南。古代的仪器在很长的历史时期中多属用以定向、计时或供度量衡用的简单仪器。
17～18世纪，欧洲的一些物理学家开始利用电流与磁场作用力的原理制成简单的检流计；利用光学透镜制成的望远镜，奠定了电学和光学仪器的基础。其它一些用于测量和观察的各种仪器也遂逐渐得到了发展。
19世纪到20世纪，工业革命和现代化大规模生产促进了新学科和新技术的发展，后来又出现了电子计算机和空间技术等，仪器仪表因而也得到迅速的发展。现代仪器仪表已成为测量、控制和实现自动化必不可少的技术工具。
仪器仪表是多种科学技术的综合产物，品种繁多，使用广泛，而且不断更新，有多种分类方法。按使用目的和用途来分，主要有量具量仪、汽车仪表、拖拉机仪表、船用仪表、航空仪表、导航仪器、驾驶仪器、无线电测试仪器、载波微波测试仪器、地质勘探测试仪器、建材测试仪器、地震测试仪器、大地测绘仪器、水文仪器、计时仪器、农业测试仪器、商业测试仪器、教学仪器、医疗仪器、环保仪器等。
属于机械工业产品的仪器仪表有工业自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器，分析仪器、实验室仪器与装置、材料试验机、气象晦洋仪器、电影机械、照相机械、复印缩微机械、仪器仪表元器件、仪器仪表材料、仪器仪表工艺装备等十三类。它们通用性较强，批量较大，或为仪器仪表工业所必需的基础。
各类仪器仪表按不同特征，例如功能、检测控制对象、结构、原理等还可再分为若干的小类或子类。如工业自动化仪表按功能可分为检测仪表、显示仪表、调节仪表和执行器等；其中检测仪表按被测物理量又分为温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表、物位测量仪表和机械量测量仪表等；温度测量仪表按测量方式又分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表；接触式测温仪表又可分为热电式、膨胀式、电阻式等。
其他各类仪器仪表的分类法大体类似，主要与发展过程、使用习惯和有关产品的分类有关。仪器仪表在分类方面尚无统一的标准，仪器仪表的命名也存在类似情况。
衡量仪器仪表性能的主要技术指标有精确度、灵敏度、响应时间等。精确度表示仪表测量结果与被测量真值的一致程度。仪器仪表的精确度常用精确度等级来表示，如0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级等，0.1级表示仪表总的误差不超过±0.1％范围。精确度等级数小，说明仪表的系统误差和随机误差都小，也就是这种仪表精密。
灵敏度表示当被测的量有一个很小的增量时与此增量引起仪表示值增量之比，它反映仪表能够测量的最小被测量；响应时间是指仪表输入一个阶跃量时，其输出由初始值第一次到达最终稳定值的时间间隔，一般规定以到达稳定值的95％时的时间为准；此外，还有重复性、线性度、滞环、死区、漂移等性能技术指标。
科学技术的进步不断对仪器仪表提出更高更新的要求。在现代科学研究试验、精密测试系统、生产过程自动检测控制系统，以及各种管理自动化系统中，仪器仪表都是重要的技术工具。
为了进一步提高仪器仪表的各种性能，增强耐受各种苛刻使用环境的能力，提高可靠性和使用寿命，仪器仪表将不断利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件。例如利用超声波微波、射线、红外线、核磁共振、超导、激光等原理，以及采用各种新型半导体敏感元件、集成电路、集成光路、光导纤维等元器件。其目的是实现仪器仪表的小型化、减轻重量、降低生产成本和便于使用与维修等。
另一重要的趋势是，通过微型计算机的使用来提高仪器仪表的性能，提高仪器仪表本身自动化、智能化程度和数据处理能力。仪器仪表不仅供单顶使用，而且可以通过标准接口和数据通道，与电子计算机结合起来，组成各种测试控制管理综合系统，满足更高的要求。
[英文]： instrumentation 仪 仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。
仪器仪表能改善、扩展或补充人的官能。人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物，而显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计等仪器仪表，可以改善和扩展人的这些官能；另外，有些仪器仪表如磁强计、射线计数计等可感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的物理量；还有些仪器仪表可以超过人的能力去记录、计算和计数，如高速照相机、计算机等。
仪器仪表发展已有悠久的历史。据《韩非子·有度》记载，中国在战国时期已有了利用天然磁铁制成的指南仪器，称为司南。古代的仪器在很长的历史时期中多属用以定向、计时或供度量衡用的简单仪器。
17～18世纪，欧洲的一些物理学家开始利用电流与磁场作用力的原理制成简单的检流计；利用光学透镜制成的望远镜，奠定了电学和光学仪器的基础。其它一些用于测量和观察的各种仪器也遂逐渐得到了发展。
19世纪到20世纪，工业革命和现代化大规模生产促进了新学科和新技术的发展，后来又出现了电子计算机和空间技术等，仪器仪表因而也得到迅速的发展。现代仪器仪表已成为测量、控制和实现自动化必不可少的技术工具。
仪器仪表是多种科学技术的综合产物，品种繁多，使用广泛，而且不断更新，有多种分类方法。按使用目的和用途来分，主要有量具量仪、汽车仪表、拖拉机仪表、船用仪表、航空仪表、导航仪器、驾驶仪器、无线电测试仪器、载波微波测试仪器、地质勘探测试仪器、建材测试仪器、地震测试仪器、大地测绘仪器、水文仪器、计时仪器、农业测试仪器、商业测试仪器、教学仪器、医疗仪器、环保仪器等。
属于机械工业产品的仪器仪表有工业自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器，分析仪器、实验室仪器与装置、材料试验机、气象晦洋仪器、电影机械、照相机械、复印缩微机械、仪器仪表元器件、仪器仪表材料、仪器仪表工艺装备等十三类。它们通用性较强，批量较大，或为仪器仪表工业所必需的基础。
各类仪器仪表按不同特征，例如功能、检测控制对象、结构、原理等还可再分为若干的小类或子类。如工业自动化仪表按功能可分为检测仪表、显示仪表、调节仪表和执行器等；其中检测仪表按被测物理量又分为温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表、物位测量仪表和机械量测量仪表等；温度测量仪表按测量方式又分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表；接触式测温仪表又可分为热电式、膨胀式、电阻式等。
其他各类仪器仪表的分类法大体类似，主要与发展过程、使用习惯和有关产品的分类有关。仪器仪表在分类方面尚无统一的标准，仪器仪表的命名也存在类似情况。
衡量仪器仪表性能的主要技术指标有精确度、灵敏度、响应时间等。精确度表示仪表测量结果与被测量真值的一致程度。仪器仪表的精确度常用精确度等级来表示，如0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级等，0.1级表示仪表总的误差不超过±0.1％范围。精确度等级数小，说明仪表的系统误差和随机误差都小，也就是这种仪表精密。
灵敏度表示当被测的量有一个很小的增量时与此增量引起仪表示值增量之比，它反映仪表能够测量的最小被测量；响应时间是指仪表输入一个阶跃量时，其输出由初始值第一次到达最终稳定值的时间间隔，一般规定以到达稳定值的95％时的时间为准；此外，还有重复性、线性度、滞环、死区、漂移等性能技术指标。
科学技术的进步不断对仪器仪表提出更高更新的要求。在现代科学研究试验、精密测试系统、生产过程自动检测控制系统，以及各种管理自动化系统中，仪器仪表都是重要的技术工具。
为了进一步提高仪器仪表的各种性能，增强耐受各种苛刻使用环境的能力，提高可靠性和使用寿命，仪器仪表将不断利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件。例如利用超声波微波、射线、红外线、核磁共振、超导、激光等原理，以及采用各种新型半导体敏感元件、集成电路、集成光路、光导纤维等元器件。其目的是实现仪器仪表的小型化、减轻重量、降低生产成本和便于使用与维修等。
另一重要的趋势是，通过微型计算机的使用来提高仪器仪表的性能，提高仪器仪表本身自动化、智能化程度和数据处理能力。仪器仪表不仅供单顶使用，而且可以通过标准接口和数据通道，与电子计算机结合起来，组成各种测试控制管理综合系统，满足更高的要求。
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仪器仪表技术的发展方向
１、工业自动化仪表与控制系统以重大工程项目为依托，致力于新一代主控系统及其综合自动化开发和产业化，主要包括集散控制系统、现场总线控制系统和以工业计算机为基础的开放式控制系统等。２０１０年要配套５０％大型工程，２０２０年满足配套８５％大型工程。与此同时，要抓好先进控制、优化软件发发与产业化技术，包括先进控制技术、过程优化技术、实时临控软件平台、信息集成软件平台、系统集成技术等。２０１０年要达到“交钥匙”自控系统３０％的能力，２０２０年做到５０％工程项目“交钥匙”。加强智能仪表、采用现场总线技术的检测仪表、执行器与变送器、成套专用控制装置和成套专用优化系统的开发与产业化，１０年内能过取代现在进口产品７０％。
２、科学仪器要加快老产品更新换代，２０１０年前替代进口产品５０％，２０２０年达到替代进口产品７５％。重点围绕生命科学、农业和食品、材料科学、环境与能源等直接关系到人类生存和发展的各学科和领域的需求，加强引进消化、自主研究、开发和产业化。
对于各类色谱、光谱、质谱、电化学等通用仪器，重点解决提高可靠性和稳定性的问题；加快发展各种微分析仪器、智能仪器、联用仪器、虚拟仪器、成像仪器及相关技术和部件；着重发展各种科学仪器应用软件、标准化数据处理软件、提供使用可靠和扩展性强的通用性科学仪器开发平台及仪器测控数据系统与支撑系统；加强计量仪器的开发和产业化，重点是微电子制造业中的几何量在线讲师仪器，远程计量校准，以及计量基准的研究。
３、电子与电工测量仪器，要重点发展精密数字电表、自动测试技术与系统集成技术、网络化技术。到２０１０年生产线关键工序能配备自动化监测仪器、在线监测和故障诊断系统，满足２０％企业建立整机自动化测试系统，２０２０年５０％企业建立整机自动化测试系统，实现在线自动化检测。要加快发展通信、计算机、网络测量技术、集成电路测量仪器及系统；航天航空自动测试系统及设备。
４、医疗仪器，重点发展医用光学仪器；以数字成像、高档黑白超、彩超、彩超换能器为研发关键技术的超声医用仪器；Ｘ线图像处理系统，开放式超导型核磁共振系统等大型医疗仪器和临床信息系统；高能智能化肿瘤治疗大型仪器系统。
５、大力发展各类传感技术及传感器的研究开发。
６、加强仪器仪表基础技术，包括制造工艺如ＭＥＭＳ，提高可靠性和稳定性的共性技术，系统集成应用软件，测量控制网络化应用技术等开发研究。
２、科学仪器要加快老产品更新换代，２０１０年前替代进口产品５０％，２０２０年达到替代进口产品７５％。重点围绕生命科学、农业和食品、材料科学、环境与能源等直接关系到人类生存和发展的各学科和领域的需求，加强引进消化、自主研究、开发和产业化。
对于各类色谱、光谱、质谱、电化学等通用仪器，重点解决提高可靠性和稳定性的问题；加快发展各种微分析仪器、智能仪器、联用仪器、虚拟仪器、成像仪器及相关技术和部件；着重发展各种科学仪器应用软件、标准化数据处理软件、提供使用可靠和扩展性强的通用性科学仪器开发平台及仪器测控数据系统与支撑系统；加强计量仪器的开发和产业化，重点是微电子制造业中的几何量在线讲师仪器，远程计量校准，以及计量基准的研究。
３、电子与电工测量仪器，要重点发展精密数字电表、自动测试技术与系统集成技术、网络化技术。到２０１０年生产线关键工序能配备自动化监测仪器、在线监测和故障诊断系统，满足２０％企业建立整机自动化测试系统，２０２０年５０％企业建立整机自动化测试系统，实现在线自动化检测。要加快发展通信、计算机、网络测量技术、集成电路测量仪器及系统；航天航空自动测试系统及设备。
４、医疗仪器，重点发展医用光学仪器；以数字成像、高档黑白超、彩超、彩超换能器为研发关键技术的超声医用仪器；Ｘ线图像处理系统，开放式超导型核磁共振系统等大型医疗仪器和临床信息系统；高能智能化肿瘤治疗大型仪器系统。
５、大力发展各类传感技术及传感器的研究开发。
６、加强仪器仪表基础技术，包括制造工艺如ＭＥＭＳ，提高可靠性和稳定性的共性技术，系统集成应用软件，测量控制网络化应用技术等开发研究。